[发明专利]一种立方块状氧化亚铜可见光催化剂的合成方法

说明书

技术领域：

本发明属于光催化材料的制备技术领域，尤其是提供了一种立方块状氧化亚铜可见光催化剂的合成方法。

背景技术：

氧化亚铜作为一种新型的少数能被可见光激发的p型氧化物半导体材料，其能带带隙约为2.17 eV，具有活性电子-空穴对，表现出独特的光学、电学和光电化学性质。随着科学技术的发展，人们还发现氧化亚铜具有极强的吸附性能、低温顺磁性等特性，在有机合成、光电转换、新型能源、水的光解、染料漂白、杀菌、超导等领域均具有应用潜能。

材料的形貌和尺寸大小与其宏观的物理与化学性质密切相关，迄今为止，人们运用物理或化学合成方法制备了各种尺寸及形貌的氧化亚铜微纳米材料，目前主要的合成方法有液相合成法、低温固相法、气相沉淀法、电解法、γ射线辐射法、微波合成法等，已报道的晶体形态有球状、线状、八面体型等。如Gou等采用液相合成法，以抗坏血酸钠作为还原剂，在表面活性剂的作用下，制备了尺寸为200-450 nm的氧化亚铜立方块（L. Gou, et al. Nano Lett., 2003, 3 (2), 231-234）。Liu等采用γ辐射法，以CTAB作为模板剂，通过控制CTAB与铜离子的比例，有效地合成了八角立方、六边星型、八面体和纺锤型氧化亚铜，UV-vis光谱实验表明六边星型Cu₂O的带隙宽度为2.85 eV，高于本体Cu₂O的带隙宽度，说明形貌对材料的性质具有重要影响（H. Liu, et al, Cryst. Growth Des., 2009, 9 (4), 1733-1740）。Zhu等在室温下、水溶液中，以PVP作为表面活性剂，快速合成了纳米粒子构筑的Cu₂O空心微球，发现Cu₂O空心微球能大大增强DNA探针在电极表面的固定，进而提高了DNA生物传感器的灵敏度（H. Zhu, et al., Cryst. Growth Des., 2009, 9 (1), 633-638）。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种立方块状氧化亚铜可见光催化剂的合成方法，所制得的立方块状氧化亚铜可见光催化剂的表面是由大量、不规则、带有棱边的纳米粒子构筑而成的，纳米粒子的无序堆积使其具有多孔的表面结构，纳米粒子的尺寸小、活性高，使其具有良好的可见光催化性能。

本发明采取的技术方案如下，一种立方块状氧化亚铜可见光催化剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）称量0.3410 g CuCl₂·2H₂O分散在10mL无水乙醇中，形成澄清溶液A；

（2）依次将0.50-0.80g无水乙酸钠和0.40g无水葡萄糖分散在10mL蒸馏水中，形成澄清溶液B；

（3）将溶液B加入到溶液A中，超声波分散后，将混合液全部转移至高压釜中；

（4）将高压釜置于烘箱中，100-120℃下反应3.5-12小时，自然冷却至室温后，将产物离心分离，再分别用无水乙醇、蒸馏水各清洗5次，然后将收集到的固体置于真空干燥箱中，60℃下干燥8小时，即可得立方块状氧化亚铜可见光催化剂。

进一步的设置在于：

步骤1中，采用超声波方法使CuCl₂·2H₂O均匀分散在无水乙醇中。

步骤2中，采用超声波方法使无水乙酸钠和无水葡萄糖均匀分散在蒸馏水。

步骤3中，溶液B采用缓慢逐滴加入到溶液A中。

步骤3中，高压釜采用内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压釜，高压釜中混合液的体积填充率为80%。

本发明制备的立方块状氧化亚铜可见光催化剂，该催化剂为粉体，晶相为立方结构，形貌为纳米粒子构筑、具有多孔表面的立方块状结构。利用扫描电子显微镜（SEM，JEOL JSM-6360LV，加速电压为10 kV）和X射线衍射仪（XRD，Empyrean，荷兰PANalytical公司）表征所得目标产物的形貌和结构。本发明制备的立方块状氧化亚铜可见光催化剂，具有以下特点：

（1）反应过程不使用表面活性剂，降低了材料的生产成本。

（2）合成方法简单易操作，重复性好，原料价廉易得。

（3）本发明制备的立方块状氧化亚铜可见光催化剂，具有微米尺寸的立方块状结构，大量、不规则、带有棱边的纳米粒子的堆积使立方块的表面具有多孔结构，进而提高比表面积，纳米粒子具有活性高的特点，可有效提高光催化性能。